非絕熱壁面邊界在離心壓氣機(jī)數(shù)值模擬中的應(yīng)用

吳東潤，滕金芳，羌曉青，馬 威

非絕熱壁面邊界在離心壓氣機(jī)數(shù)值模擬中的應(yīng)用

吳東潤，滕金芳，羌曉青，馬 威

（上海交通大學(xué)，上海 200240）

隨著離心壓氣機(jī)級(jí)負(fù)荷與溫升水平的提高，為了提升對(duì)離心壓氣機(jī)的數(shù)值模擬精度，在數(shù)值模擬中需要采用非絕熱壁面邊界條件。本文以一臺(tái)設(shè)計(jì)良好的現(xiàn)役離心壓氣機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)其數(shù)值模擬的壁面邊界條件中分別應(yīng)用了絕熱壁面邊界條件，以及等溫和給定傳熱系數(shù)這兩類常用的非絕熱壁面邊界條件，對(duì)比分析了非絕熱壁面邊界條件對(duì)數(shù)值模擬精度的影響及其原因。采用給定傳熱系數(shù)壁面邊界條件的數(shù)值模擬結(jié)果中，效率計(jì)算誤差最小，設(shè)計(jì)點(diǎn)效率誤差較絕熱計(jì)算下降46.6%，且計(jì)算結(jié)果對(duì)傳熱系數(shù)偏差有一定容忍度；產(chǎn)生上述差異的原因主要源于葉頂損失相關(guān)計(jì)算。采用等溫壁面邊界條件的設(shè)計(jì)點(diǎn)數(shù)值模擬結(jié)果中，參考溫度偏差使等溫邊界相比絕熱邊界效率計(jì)算誤差增大93.2%，說明等溫邊界對(duì)參考溫度敏感，其進(jìn)一步應(yīng)用需依靠更精確的參考溫度。

離心壓氣機(jī)；數(shù)值模擬；非絕熱邊界；傳熱效應(yīng)

1 前言

壓氣機(jī)數(shù)值模擬中，絕熱壁面邊界即假設(shè)葉片、輪轂和外機(jī)匣壁面無熱流的邊界條件。絕熱壁面邊界設(shè)置簡單，當(dāng)近壁面處傳熱過程不顯著時(shí)具有較好的計(jì)算精度，因此廣泛地應(yīng)用于壓氣機(jī)數(shù)值模擬中。但由于忽略了壁面非絕熱過程的影響，絕熱壁面邊界模擬壁面?zhèn)鳠犸@著的模型時(shí)計(jì)算結(jié)果將不能滿足精度需求，例如模擬壓氣機(jī)功率與壁面?zhèn)鳠崃肯嘟⒐ぷ鳝h(huán)境溫度分布不均勻等工況結(jié)果較差。……